新型高精度变焦距系统设计

《新型高精度变焦距系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第31卷第2期2012年4月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnoIogyV01．31No．2ADr．2012新型高精度变焦距系统设计”白翔(北京跟踪与通信技术研究所·北京·lo0094)摘要：简要介绍了传统凸轮结构变焦距系统的原理、组成及存在的问题，并针对传统凸轮结构变焦距系统存在的主要问题．提出了一种新型高精度变焦距系统，用直线步进电动机替代凸轮机构控制变倍组和补偿组在直线导轨上线性或非线性精确移动，用直线光栅尺替代电位计，完成焦距值实时输出，并对步进电机实现闭环控制。该系统比传统凸

2、轮结构变焦距系统光轴晃动减少90％，定位精度提高80％。关键词：变焦距系统；光轴晃动；实时焦距输出值；靶场光测设备中图分类号：V556．5：TH74文献标志码：A文章编号：167d一5620(2012)oz一。ozl一04DesignofaHighPrecisionOpti己alZoOmSystemBAIXiang(BcjlngInstltuteofTracklngandTelecommunicationsTechnology，Beijing100094jAbstract：Th8principlea11dc。mposit

3、i。noftraditionalframeopticaIzoomsystemsaswellastheirexistingproblemsareintr。duced．Tosolvethec“ticalproblems，ahlghpreclsi。n。ptica】zoomsystemisdesignedbyreplacingthecamsystemcontrolledzoomwithastepmotorandbyreplacingpotcntiomctcroutputtedfocaldlstancewithagratingru

4、l—er．Comparedwithtraditionalframeopticalzoomsystems，opticalaXlsditherlsreducedby90％andalignmentac—curacyincreascsby80％．Keywords：0ptlcalZoonlSystem；0pticalAxjsDitlle。；AcLive0utputFocalLength；OpticalMeasurementEquip—mentfDrRangesO引言随着靶场试验任务领域的不断扩展，对光测设备的要求也在不断提高，要求

5、设备对目标能由近及远或由远及近地连续观测，既能对目标做大区域小倍率的概貌观察．又能做小区域大倍率的细节观察。只有连续变焦距系统可以保证当目标尺寸及距离发生变化时目标仍能成一定大小的像，所以近年来研制的光测设备多采用变焦距系统。现在靶场使用的变焦距系统主要问题是测角精度不高，不能满足高精度测量要求，所以只能作为景象记录设备。如果能解决变焦距系统测角精度不高的问题，那么设备既可以记录景象，也可以测量角度，其未来发展空间会更广阔。1变焦距系统的原理及组成变焦距系统的原理是利用多个透镜组的移动来改变系统焦距。在系统焦距变动过程中

6、，像面位置会随焦距的变化前后移动，但接收靶面是固定的。所以，要在靶面上清晰成像，就必须通过移动其他透镜组对像面位置进行调节。变焦距系统是由前固定组、变倍组、补偿组和后固定组4部分组成．如图1口1所示。前固定组的作用是校正色差和二级光谱；变倍组在变焦过程中一般作线性运动，作用是改变系统焦距；补偿组在变焦过程中一般作非线性运动．作用是补偿像面移动，使系统能清晰成像；后固定组的作用是缩短总艮和补偿像差。2传统凸轮结构变焦距系统介绍2．1传统凸轮结构变焦距系统的工作原理传统凸轮结构变焦距系统是通过凸轮机构控制变倍组和补偿镜组移动

7、，实现焦距连续变化和像面位置调节。凸轮机构主要由带齿轮的凸轮、轴承环、————^一*收稿日期：20lI一0802；修回日期：2011—12—13作者简介：白翔(1978一)，男，硕士．工程师，主要从事靶场光学测控设备的研究；Emall．bxIan966@sina．com飞行器测控学报第31卷位置前固定组变倍组补偿组后崮定组长焦距位置图1变焦距系统Fig．10pticalzo姗system导轨、导钉、导环等组成，如图2[23所示。凸轮圆周上开有2条空间曲线导槽，2条空间曲线是通过变焦方程计算得到的，l条为变倍组移动使用，1

8、条为补偿组移动使用，如图3[3]所示。当电机旋转驱使凸轮转动时，凸轮通过2条空间导槽带动固定在变倍组和补偿组上的2个导钉沿导槽曲线运动，再通过2条水平导轨的导向作用，将凸轮的旋转运动转化为变倍组、补偿组沿光轴方向按预定的关系平行移动。主(a)横切面图(b)纵切面图图2凸轮机构图Fig．2Camsystem：(a)ho